שינוי אקלים מעונן: איך עננים משפיעים על הטמפרטורה של כדור הארץ.
הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ התחממה ב 0.8 מעלות צלזיוס מאז 1750.
כשריכוזי פחמן דו חמצני באטמוספירה יוכפלו,
מה שצפוי לפני תום המאה ה 21,
מדענים חוזים שהטמפרטורות העולמיות
יעלו ב 1.5 עד 4.5 מעלות צלזיוס.
אם העליה קרובה לתחום הנמוך, 1.5 צלזיוס,
אז אנחנו כבר בחצי הדרך לשם, ואנחנו צריכים להיות מסוגלים יותר להתאים את עצמנו
עם כמה אזורים שיהפכו ליבשים יותר ופחות פוריים,
אבל אחרים יהפכו לחמים יותר, רטובים יותר ופוריים יותר.
מצד שני, עליה של 4.5 מעלות צלזיוס תהיה דומה בעוצמתה
להתחממות שהתרחשה מאז המקסימום הקרחוני האחרון לפני 22,000 שנה,
כשרוב צפון אחריקה היתה מתחת למעטה קרח בעובי שני קילומטר.
אז זה ייצג שינוי דרמטי באקלים.
אז זה חיוני למדענים לחזות את שינוי הטמפרטורה
עם דיוק רב ככל האפשר כך שהאנושות תוכל להתכונן לעתיד.
הטווח הנוכחי של אי וודאות הוא פשוט גדול מדי
כדי להיות בטוחים איך הכי טוב להגיב לשינוי אקלים.
אבל ההערכה הזו של 1.5 עד 4.5 מעלות צלזיוס להכפלה ברמות הפחמן הדו חמצני
לא השתנו 35 שנה.
למה לא היינו מסוגלים לצמצם אותן?
התשובה היא שאנחנו עדיין לא מבינים ארוסולים ועננים טוב מספיק.
אבל ניסוי חדש ב CERN מתמודד עם הבעיה.
כדי לחזות איך הטמפרטורות ישתנו,
מדענים צריכים לדעת משהו שנקרא הרגישות האקלימית של כדור הארץ,
שינוי הטמפרטורה כתגובה לאילוץ קרינתי.
אילוץ קרינתי הוא חוסר האיזון הזמני
בין האנרגיה שמתקבלת מהשמש והאנרגיה שמוקרנת חזרה לחלל,
כמו חוסר האיזון שנגרם על ידי עליה בגזי החממה.
כדי לתקן את חוסר האיזון, כדור הארץ מתחמם או מתקרר.
אנחנו יכולים לקבוע את רגישות האקלים של כדור הארץ
מהניסוי שכבר ביצענו
בעידן התעשייתי מאז 1750
ואז להתשמש במספר כדי לקבוע כמה עוד הוא יתחמם
בשל אילוצים קרינתיים צפויים במאה ה 21.
כדי לעשות את זה, אנחנו צריכים לדעת שני דברים:
ראשית, עליית הטמפרטורה הגלובלית מאז 1750,
ושנית, האילוץ הקרינתי של האקלים של היום
יחסית לאקלים הטרום תעשייתי.
עבור האילוץ הקרינתי אנחנו יודעים שהפעילויות האנושיות
הגבירו את גזי החממה באטמוספירה,
מה שחימם את הכוכב.
אבל הפעילויות שלנו באותו הזמן הגבירו את כמות
חלקיקי הארוסולים בעננים, שקררו את הפלנטה.
ריכוזי גזי החממה לפני העידן התעשייתי נמדדו היטב
מבועות שנלכדו בליבות קרח שהוצאו מגרינלנד ואנטרקטיקה.
אז אילוץ גזי החממה ידוע במדוייק.
אבל אין לנו דרך למדוד ישירות כמה מעונן היה ב 1750.
וזה המקור העיקרי לחוסר וודאות ברגישות האקלימית של כדור הארץ.
כדי להבין עננים מלפני העידן התעשייתי,
אנחנו חייבים להשתמש במודלים ממוחשבים שמדמים באופן אמין
את התהליך שאחראי ליצירת ארוסולים בעננים.
עכשיו לרוב האנשים, ארוסולים הם הדברים שגורמים לשער שלכם להסתדר,
אבל זה רק סוג אחד של ארוסול.
ארוסולים אטמוספיריים הם חלקיקי נוזל או מוצק זעירים שתלויים באויר.
הם או עיקריים,
מאבק, ספרי מלח ים או ביומאסה שרופה,
או משניים, שנוצרים על ידי המרת גז לחלקיקים באטמוספירה,
מה שידוע כגלעון חלקיקים.
ארוסולים הם בכל מקום באטמוספירה,
והם יכולים לחסום את השמש בסביבות עירוניות מזוהמות,
או לשטוף את ההרים המרוחקים בערפל כחול.
חשוב יותר, טיפה בענן לא יכולה להווצר בלי זרעי חלקיקים ארוסוליים.
אז בלי חלקיקים ארוסוליים, לא היו עננים,
ובלי עננים, לא יהיו מים זכים.
מזג האויר יהיה הרבה יותר חם, ולא היו חיים.
אז אנחנו חייבים את הקיום שלנו לחלקיקי ארוסולים.
עם זאת, למרות החשיבות שלהם,
איך חלקיקי ארוסולים נוצרים באטמוספירה
וההשפעה שלהם על עננים לא ממש מובנים.
אפילו האדים שאחראים ליצירת חלקיקים ארוסוליים
לא ממש ידועים
מפני שהם קיימים רק בכמויות זעירות,
קרוב למולקולה אחת למליון מליון מולקולות של אוויר.
חוסר ההבנה הזה הוא הסיבה העיקרית
לחוסר הוודאות הגדול ברגישות האקלימית,
והטווח הרחב המתאים של תחזיות אקלימיות עתידיות.
עם זאת, ניסוי שמתרחש ב CERN ששמו, אולי לא במפתיע, "קלאוד" (ענן)
הצליח לבנות מיכל פלדה שגדול מספיק
ויש לו רמת זיהום נמוכה מספיק, שיצירת ארוסולים יכולה,
בפעם הראשונה, להמדד תחת תנאים אטמוספריים מבוקרים בקפידה
במעבדה.
בחמש השנים הראשונות שלו בפעולה, קלאוד זיהה את האדים
שאחראים ליצירת חלקיקי ארוסולים באטמוספירה,
שכוללים חומצה גופריתית, אמוניה, אמינים,
ואדים ביוגניים מעצים.
בשימוש בקרן חלקיקים מייננת מסינכרוטרון החלקיקים של CERN,
קלאוד גם חוקרים אם קרניים קוסמיות גלקטיות
מגבירות את הווצרות ארוסולים בעננים.
זה הוצע כגורם טבעי שמשפיע על האקלים שלא נלקח בחשבון
מאחר והשטף של הקרניים הקוסמיות שמומטרות על האטמוספירה
משתנה עם פעילות סולרית.
אז קלאוד נוגע בשתי שאלות גדולות:
ראשית, כמה מעונן היה בעידן הטרום תעשייתי?
ומכאן, כמה עננים השתנו בשל פעילויות אנושיות?
הידע הזה יעזור לחדד תחזיות אקלימיות במאה ה 21.
ושנית, האם התחזיות המבלבלות של שינויים אקלימיים סולריים
בעידן הטרום תעשייתי יוסברו על ידי השפעה
של קרניים קוסמיות גלקטיות על עננים?
מטרות שפתניות אך ראליסטיות כשהראש שלכם בעננים.